JP3186666U - 半導体モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】多品種の半導体モジュールの展開に容易に対応することが可能な半導体モジュールを提供する。
【解決手段】この考案に従った半導体モジュール１は、半導体チップ２，４と、半導体チップ２，４を搭載する基板１６と、基板１６を収容する筺体とを備える。筺体は、基板１６の周囲を囲む枠体１０と、枠体１０の開口部を覆う蓋体とを含む。枠体１０は、基板１６の外周の一部分に周方向に延在する第１の側壁部材１０ａと、基板１６の外周の他の部分に周方向に延在する第２の側壁部材１０ｂと、第１の側壁部材１０ａと第２の側壁部材１０ｂとの相対的な位置関係が少なくとも２通りの状態において、基板１６の外周を囲むように第１の側壁部材１０ａと第２の側壁部材１０ｂとを繋ぐことが可能な接続部とを含む。
【選択図】図１

Description

この考案は、半導体モジュールに関し、より特定的には、半導体チップを搭載する基板を収容する筺体の構造に関する。

半導体モジュールは、一般的に、少なくとも１つの半導体チップと、半導体チップを搭載する基板と、基板を収容する筺体とを備えている。たとえばパワー半導体モジュールの場合、筺体には、機械的応力および環境からパワー半導体チップを守る、パワー半導体チップに通電して動作させるなどの筺体としての要求特性に加えて、パワー半導体モジュール特有の高電圧、大電流および大電力に耐える、絶縁性、放熱性および熱ストレス耐性が要求される。

このようなパワー半導体モジュールの筺体の構成が、たとえば非特許文献１（「Ｃｕワイヤを中心としたワイヤボンディングの不良原因と信頼性向上・評価技術」、株式会社技術情報協会、２０１１年７月２９日、ｐ．１６２−１６３）に開示されている。

「Ｃｕワイヤを中心としたワイヤボンディングの不良原因と信頼性向上・評価技術」、株式会社技術情報協会、２０１１年７月２９日、ｐ．１６２−１６３

上記の非特許文献１に開示された構成によれば、パワー半導体モジュールの筺体は、パワー半導体チップが実装された絶縁基板が搭載されるベース板と、熱可塑樹脂により形成され、筺体の側壁を構成する枠体と、枠体の開口部を閉じる蓋体とを有している。

ここで、パワー半導体モジュールは、適用される製品分野に応じて使用電圧、電流量および使用環境などが異なるため、市場要求に応じて様々な外形をとる。そのため、パワー半導体モジュールを、外形が互いに異なる多品種に展開するにあたっては、品種ごとに筺体を成型することが必要となり、その製造に手間やコストがかかるという問題があった。

この考案は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この考案の目的は、多品種の半導体モジュールの展開に容易に対応することが可能な半導体モジュールを提供することである。

この考案に従った半導体モジュールは、半導体チップと、半導体チップを搭載する基板と、基板を収容する筺体とを備える。筺体は、基板の周囲を囲む枠体と、枠体の開口部を覆う蓋体とを含む。枠体は、基板の外周の一部分に周方向に延在する第１の側壁部材と、基板の外周の他の部分に周方向に延在する第２の側壁部材と、第１の側壁部材と第２の側壁部材との相対的な位置関係が少なくとも２通りの状態において、基板の外周を囲むように第１の側壁部材と第２の側壁部材とを繋ぐことが可能な接続部とを含む。

この考案によれば、多品種の半導体モジュールの展開に容易に対応することができる。

第１の実施の形態に係る半導体モジュールの内部を概略的に示した平面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った、第１の実施の形態に係る半導体モジュールの断面図である。 第１の実施の形態に係る半導体モジュールの等価回路図である。 第１の実施の形態による半導体モジュールのうちの枠体を抽出して示す斜視図である。 第１の実施の形態に係る半導体モジュールの他の構成例の内部を概略的に示した平面図である。 第２の実施の形態に係る半導体モジュールの内部を概略的に示した平面図である。 第２の実施の形態による半導体モジュールのうちの枠体を抽出して示す斜視図である。 第２の実施の形態に係る半導体モジュールの他の構成例の内部を概略的に示した平面図である。 第３の実施の形態に係る半導体モジュールの内部を概略的に示した平面図である。 第３の実施の形態による半導体モジュールのうちの枠体を抽出して示す斜視図である。 第３の実施の形態に係る半導体モジュールの他の構成例の内部を概略的に示した平面図である。

[本願考案の実施形態の説明]
最初に本願考案の実施の形態の内容を列記して説明する。

（１） この考案に従った半導体モジュールは、半導体チップと、半導体チップを搭載する基板と、基板を収容する筺体とを備える。筺体は、基板の周囲を囲む枠体と、枠体の開口部を覆う蓋体とを含む。枠体は、基板の外周の一部分に周方向に延在する第１の側壁部材と、基板の外周の他の部分に周方向に延在する第２の側壁部材と、第１の側壁部材と第２の側壁部材との相対的な位置関係が少なくとも２通りの状態において、基板の外周を囲むように第１の側壁部材と第２の側壁部材とを繋ぐことが可能な接続部とを含む。

この構成によれば、第１の側壁部材と第２の側壁部材とは、基板の形状に応じてその相対的な位置関係が少なくとも２通りの状態に変化する。そして、いずれの状態においても第１の側壁部材と第２の側壁部材との間に接続部を介在させることによって筺体の枠体が形成される。このように筺体の枠体は基板の形状に応じて変形可能に構成されるため、１つの枠体で、基板の形状が互いに異なる半導体モジュールに対応することができる。これにより、半導体モジュールを品種展開をする際の手間およびコストを低減できるとともに、部品の共通化も実現できる。この結果、多品種の半導体モジュールの展開に容易に対応することが可能となる。

（２） 上記半導体モジュールにおいて、基板は、互いに直交する第１軸および第２軸によって定まる主表面上に半導体チップが搭載される。第１の側壁部材および第２の側壁部材は、第１軸の方向における端部において、第１の側壁部材の外周側面と第２の側壁部材の内周側面とが対向するように配置される。接続部は、第１の側壁部材の外周側面と第２の側壁部材の内周側面とが対向する部分である。接続部は、第１軸の方向の長さを基板の形状に応じて調整可能とする。

この構成によれば、枠体は、接続部の第１軸の方向の長さを調整することによって、第１軸の方向における長さを調整可能に構成されるため、基板の形状の変更にも容易に対応することができる。

（３） 上記半導体モジュールにおいて、第１の側壁部材は、第２軸の方向に対向する１組の第１側壁部と、１組の第１側壁部の一方端同士を繋ぐ第２側壁部とを含む。第２の側壁部材は、第２軸の方向に対向する１組の第３側壁部と、１組の第３側壁部の一方端同士を繋ぐ第４側壁部とを含む。第２の側壁部材は、１組の第３側壁部の内周側面が、第１の側壁部材の１組の第１側壁部の外周側面と対向するように配置される。接続部は、第２の側壁部材を第１の側壁部材に対して第１軸の方向に移動させることによって、第１軸の方向の長さを調整可能とする。

この構成によれば、第２の側壁部材を第１の側壁部材に対して第１軸の方向に移動させることで枠体の形状を容易に変形することができる。

（４） 上記半導体モジュールにおいて、接続部は、第１の側壁部材と第２の側壁部材との間に接続され、蛇腹構造を有する接続部材を含む。

この構成によれば、蛇腹構造からなる接続部分を伸長または収縮させることによって、枠体の形状を容易に変形することができる。

（５） 上記半導体モジュールにおいて、基板は、互いに直交する第１軸および第２軸によって定まる主表面上に半導体チップが搭載される。接続部は、第１の側壁部材の第１軸の方向における端部と、第２の側壁部材の第１軸の方向における端部との間に接続され、第１軸の方向に延在する第３の側壁部材を含む。

この構成によれば、複数の側壁部材を組み換えることによって、枠体の形状を容易に変形することができる。

（６） 上記半導体モジュールにおいて、第１の側壁部材と第２の側壁部材との相対的な位置関係を固定するための接着部材をさらに備える。

この構成によれば、枠体を基板の形状に応じた形状に固定することができるとともに、筺体の機密性を維持できる。

（７） 上記半導体モジュールにおいて、半導体チップはワイドバンドギャップ半導体素子を含む。

半導体チップにワイドバンドギャップ半導体素子を用いた半導体モジュールにおいては、基板の面積の縮小に合わせて筺体のサイズの縮小が要求される。この構成によれば、このような要求にも容易に対応することが可能となる。

[本願考案の実施形態の詳細]
以下、図面に基づいて本考案の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰り返さない。

図面中に示したＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸は互いに直交する軸である。Ｘ軸およびＹ軸によって定まる平面をＸＹ平面と称する。ＸＹ平面は、本考案の実施の形態に係る半導体モジュールが設置される面として定義される。１つの例では、ＸＹ平面は水平面である。しかしながらＸＹ平面は水平面に限定されない。たとえばＸＹ平面は鉛直面であってもよい。

＜実施の形態１＞
図１および図２を参照して、本考案の第１の実施の形態に係る半導体モジュール１を説明する。図１は、第１の実施の形態に係る半導体モジュール１の内部を概略的に示した平面図である。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った、第１の実施の形態に係る半導体モジュール１の断面図である。なお、図１では、半導体モジュール１の蓋体が外された状態が示される。

図１および図２を参照して、第１の実施の形態に係る半導体モジュール１は、たとえばインバータ回路等に適用されるパワー半導体モジュールである。半導体モジュール１は、半導体チップ２，４と、絶縁基板１６と、外部導出端子１９，２０と、出力端子１８と、ソース端子２２ａ，２４ａと、ゲート端子２２ｂ，２４ｂと、筺体５とを備える。

この実施の形態において、半導体チップ２，４は、ワイドバンドギャップ半導体素子を含む。ワイドバンドギャップ半導体は、代表的には、炭化珪素（ＳｉＣ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）あるいはダイヤモンドなどがある。

ワイドバンドギャップ半導体素子は、シリコン半導体素子に比べて高耐圧、低オン抵抗、および高温環境での安定動作を特徴とする。半導体チップ２，４をワイドバンドギャップ半導体素子によって作製することにより、たとえば同じ電流駆動能力を有するシリコン半導体素子に比べて、チップ面積を縮小することができる。したがって、この実施の形態によれば、半導体チップの実装面積（絶縁基板１６の面積）を削減できるため、小型化された半導体モジュールを実現できる。

一般にインバータ回路は、たとえばＦＥＴ、ＩＧＢＴなどのスイッチング素子と、スイッチング素子に逆並列に接続されたダイオードとにより構成される。このダイオードは「フリーホイールダイオード」とも呼ばれる。シリコン系の半導体素子によってインバータ回路を構成する場合、一般に、スイッチング素子とフリーホイールダイオードとは、別個の半導体チップに形成される。

この実施の形態では、半導体チップ２，４は、たとえばＳｉＣによって形成されたパワー半導体チップである。１つの実施の形態において、半導体チップ２，４の各々は、パワーＭＯＳＦＥＴである。ＳｉＣによって形成されたＭＯＳＦＥＴの場合、ＭＯＳＦＥＴに内蔵されるダイオードを、フリーホイールダイオードとして利用することができる。したがって、この実施の形態によれば、筺体５に収容される半導体チップの数を削減できる。

図２に示されるように、絶縁基板１６は、絶縁板１４と、絶縁板１４の一方の主表面に配置された電極パターン１５と、絶縁板１４の他方の主表面に配置された電極パターン１３とを含む。

半導体チップ２，４の各々（ＭＯＳＦＥＴ）は、ドレイン電極と、ソース電極と、ゲート電極とを有する。この実施の形態では、ドレイン電極は、半導体チップの裏面に形成される。ソース電極およびゲート電極は、半導体チップの表面に形成される。

半導体チップ２，４の各々のドレイン電極（図示せず）は、はんだ等の導電材（図示せず）を介して電極パターン１５に電気的に接続される。半導体チップ２のゲート電極２ｂは、図示しないワイヤによってゲート端子２２ｂに電気的に接続される。半導体チップ４のゲート電極４ｂは、図示しないワイヤによってゲート端子２４ｂに電気的に接続される。

半導体チップ２のソース電極２ａは、図示しないワイヤによってソース端子２２ａに電気的に接続される。半導体チップ４のソース電極４ａは、図示しないワイヤによってソース端子２４ａに電気的に接続される。

筺体５は、半導体チップ２，４が搭載された絶縁基板１６を収容する。図２に示されるように、筺体５は、ベース１２と、枠体１０と、蓋体１１とを含む。

ベース１２は、銅（Ｃｕ）あるいはアルミニウム（Ａｌ）等の金属を含む金属ベースであり得る。ベース１２は、絶縁基板１６の電極パターン１３に電気的に接続される。ベース１２は、半導体チップ２，４が発生した熱を筺体５の外部に放出するための放熱板として機能し得る。さらにベース１２をグラウンド電極として利用することもできる。

枠体１０は、絶縁体（たとえば樹脂）により形成される。枠体１０は、ベース１２を取り囲むように形成されて、筺体５の側壁を構成する。枠体１０およびベース１２は、半導体チップ２，４が実装された絶縁基板１６を収容する。絶縁基板１６は、筺体５の内部において、封止樹脂８によって封止される。

枠体１０は、第１側壁部材１０ａと、第２側壁部材１０ｂとを含む。第１側壁部材１０ａおよび第２側壁部材１０ｂの各々は、一例として、コの字形状を有する。第１側壁部材１０ａと第２側壁部材１０ｂとは、コの字の開口部分が互いに向き合うように配置されている。さらに第１側壁部材１０ａと第２側壁部材１０ｂとは、絶縁基板１６のＸ軸方向における端部において、第１側壁部材１０ａの外周側面と第２側壁部材１０ｂの内周側面とが対向するように配置されている。このようにして、第１側壁部材１０ａおよび第２側壁部材１０ｂは一体となって、絶縁基板１６の外周を囲む。

蓋体１１は、枠体１０に取り付けられて、筺体５の開口部を閉じる。図示は省略するが、蓋体１１の四隅には、蓋体１１と枠体１０とを連結するための連結部（たとえばねじ穴とする）が設けられている。蓋体１１の上面は、筺体５の主表面の少なくとも一部を形成する。

蓋体１１の上面には複数の孔部１７が設けられている。複数の孔部１７の各々は、蓋体１１の主表面を貫通している。図２に示すように、複数の孔部１７は、出力端子１８および外部導出端子１９，２０にそれぞれ対応する位置に設けられている。また図示は省略するが、複数の孔部１７は、ソース端子２２ａ，２４ａおよびゲート端子２２ｂ，２４ｂにそれぞれ対応する位置にも設けられている。これにより、蓋体１１が枠体１０に取り付けられると、出力端子１８、外部導出端子１９，２０、ソース端子２２ａ，２４ａおよびゲート端子２２ｂ，２４ｂの各々は、対応する孔部１７を通じて蓋体１１の内部から蓋体１１の外部へと引き出される。

出力端子１８は、Ｌ字形状を有する。具体的には、出力端子１８は、延在部１８ａと引出部１８ｂとを有する。引出部１８ｂは、電極パターン１５に電気的に接続される。引出部１８ｂは、蓋体１１の孔部１７を通じて筺体５の内部から筺体５の外部へと引出される。

図示は省略するが、外部導出端子１９，２０は、出力端子１８と同様に、延在部と引出部とを有する。引出部は電極パターン１５に電気的に接続されるとともに、対応する孔部１７を通じて筺体５の内部から筺体５の外部へと引出される。

なお、出力端子１８および外部導出端子１９，２０は、たとえば、Ｌ字形状に予め折り曲げられた上で、蓋体１１の孔部１７にそれぞれ挿入されてもよい。あるいは、孔部１７に真っ直ぐの導電板を挿入し、その後に導電板を折り曲げて出力端子１８および外部導出端子１９，２０を形成してもよい。

図３は、第１の実施の形態に係る半導体モジュール１の等価回路図である。図３を参照して、半導体モジュール１は、ＭＯＳトランジスタＭ１，Ｍ２と、ダイオードＤ１，Ｄ２と、ソース端子２２ａ，２４ａと、ゲート端子２２ｂ，２４ｂと、外部導出端子１９，２０と、出力端子１８とを含む。

ＭＯＳトランジスタＭ１およびダイオードＤ１は、図２に示す半導体チップ４の等価的表現である。半導体チップ４は、ＭＯＳトランジスタと、そのＭＯＳトランジスタに内蔵されるダイオードとを有する。

ＭＯＳトランジスタＭ２およびダイオードＤ２は、図２に示す半導体チップ２の等価的表現である。半導体チップ２の構成は半導体チップ４の構成と同じである。

ＭＯＳトランジスタＭ１，Ｍ２は、外部導出端子１９，２０の間に電気的に直列に接続される。外部導出端子１９は、ＭＯＳトランジスタＭ１のドレイン電極に電気的に接続される。外部導出端子２０は、ＭＯＳトランジスタＭ２のソース電極に電気的に接続される。外部導出端子１９，２０は、それぞれ正極および負極に相当する。出力端子１８は、ＭＯＳトランジスタＭ１，Ｍ２の接続点に接続される。

ソース端子２２ａ，２４ａは、ＭＯＳトランジスタＭ１のソース電極およびＭＯＳトランジスタＭ２のソース電極にそれぞれ接続される。ゲート端子２２ｂ，２４ｂは、ＭＯＳトランジスタＭ１のゲート電極およびＭＯＳトランジスタＭ２のゲート電極にそれぞれ接続される。

図３に示す回路構成は半導体モジュール１に複数含めることができる。たとえば図３に示す回路の数が２つであれば、半導体モジュール１は単相インバータ回路を実現する。また図３に示す回路の数が３つであれば、半導体モジュール１は三相インバータ回路を実現する。

図４は、第１の実施の形態による半導体モジュール１のうちの枠体１０を抽出して示す斜視図である。

図４を参照して、枠体１０は、第１側壁部材１０ａおよび第２側壁部材１０ｂを組み合わせて構成される。具体的には、第１側壁部材１０ａは、絶縁基板１６の外周の一部分に周方向に延在する。第１側壁部材１０ａは、Ｙ軸方向に対向する１組の第１側壁部３０ａと、１組の第１側壁部３０ａの一方端同士を繋ぐ第２側壁部３２ａとを含む。

第２側壁部材１０ｂは、絶縁基板１６の外周の他の部分に周方向に延在する。第２側壁部材１０ｂは、Ｙ軸方向に対向する１組の第３側壁部３０ｂと、１組の第３側壁部３０ｂの一方端同士を繋ぐ第４側壁部３２ｂとを含む。第２側壁部材１０ｂは、１組の第３側壁部３０ｂの内周側面が、第１側壁部材１０ａの１組の第１側壁部３０ａの外周側面と対向するように配置される。

第１側壁部３０ａの外周側面と第３側壁部３０ｂの内周側面とが対向する部分は、第１側壁部材１０ａおよび第２側壁部材１０ｂを繋ぐ「接続部」を構成する。この接続部には、第１側壁部材１０ａの外周側面と第２側壁部材１０ｂの内周側面とを固定するための接着部材２５が設けられる。接着部材２５にはたとえば接着剤や接着テープが用いられる。これにより、第１側壁部材１０ａと第２側壁部材１０ｂとの位置関係が固定される。また、接着部材２５が第１側壁部材１０ａおよび第２側壁部材１０ｂの接触面に生じる隙間を埋めることによって筺体５の機密性が維持される。

この接続部は、図４に示すように、第２側壁部材１０ｂを第１側壁部材１０ａに対してＸ軸方向に移動させることにより、Ｘ軸方向における長さを調整可能とする。接続部は、Ｘ軸方向の長さを変えることによって、第１側壁部材１０ａと第２側壁部材１０ｂとの相対的な位置関係が少なくとも２通りの状態において、第１側壁部材１０ａと第２側壁部材１０ｂとを繋ぐことができる。

この実施の形態では、一例として、第１側壁部材１０ａおよび第２側壁部材１０ｂは、それぞれコの字形状を有しており、コの字の開口部分が互いに向き合うように配置されている。そして、図４に示すように、第２側壁部材１０ｂにおけるコの字の開口部分の開口幅を、第１側壁部材１０ａにおけるコの字の開口部分の開口幅よりも広くする。これにより、第２側壁部材１０ｂの開口部分に第１側壁部材１０ａを挿入可能としている。なお、第１側壁部材１０ａおよび第２側壁部材１０ｂの各々の開口部分の開口幅は、第２側壁部材１０ｂの開口部分に第１側壁部材１０ａが挿入された状態（図４の状態）において、第２側壁部材１０ｂの内周側面と第１側壁部材１０ａの外周側面とが接触するように設定することが好ましい。

図１に示したように、枠体１０は絶縁基板１６の外周を取り囲む。第１の実施の形態では、第２側壁部材１０ｂをＸ軸方向に沿ってスライドさせることによって、枠体１０のＸ軸方向の長さを変更できる。すなわち、枠体１０を、半導体モジュールが設置される平面の一方向（Ｘ軸方向）に伸縮させることができる。これにより、Ｘ軸方向の長さが互いに異なる複数種類の絶縁基板１６に対しても、第２側壁部材１０ｂのスライド量を調整することによって、枠体１０を共通化することができる。

図５は、第１の実施の形態に係る半導体モジュール１の他の構成例の内部を概略的に示した平面図である。なお、図５では、半導体モジュール１の蓋体１１が外された状態が示される。

図５に示す半導体モジュール１は、図３に示すＭＯＳトランジスタＭ１およびダイオードＤ１を、電気的に並列に接続された半導体チップ４，５で構成するとともに、ＭＯＳトランジスタＭ２およびダイオードＤ２を、電気的に並列に接続された半導体チップ２，３で構成したものである。なお、半導体チップ２〜５の各々は、ＭＯＳトランジスタと、そのＭＯＳトランジスタに内蔵されるダイオードとを有する。

図５に示す半導体モジュール１は、図１に示す半導体モジュール１と比べて、絶縁基板１６のＸ軸方向の長さが長くなっている。そのため、第２側壁部材１０ｂをＸ軸方向に沿ってスライドさせることによって、枠体１０のＸ軸方向の長さを大きくしている。

ここで、図１に示す半導体モジュール１と図５に示す半導体モジュール１とを比較すると、第１側壁部材１０ａと第２側壁部材１０ｂとの相対的な位置関係が異なっている。そして、いずれの状態においても、接続部が第１側壁部材１０ａと第２側壁部材１０ｂとを繋ぐことによって枠体１０が形成されている。なお、図示は省略するが、第２側壁部材１０ｂをＸ軸方向に沿ってさらにスライドさせるとともに、接続部によって第１側壁部材１０ａと第２側壁部材１０ｂとを繋ぐことにより、枠体１０のＸ軸方向の長さをさらに大きくすることができる。この結果、枠体１０のＸ軸方向の長さを２通り以上に変化させることができる。

従来の半導体モジュールにおいて、枠体は、樹脂の射出成型によって作製されていた。そのため、内部回路の設計変更等に伴なって絶縁基板の形状が変わると、変更後の絶縁基板の形状に合わせて射出成型用の金型を新たに作製することが必要となり、その製造に手間とコストがかかるという問題があった。

これに対して、第１の実施の形態に係る半導体モジュール１では、枠体１０の形状を変形させることによって、絶縁基板の形状の変更に容易に対応することができる。これにより、金型を新たに作製する必要がなくなるため、設計変更に伴う手間およびコストの増大を抑えることができる。

また、１つの枠体１０で、絶縁基板の形状が互いに異なる多品種の半導体モジュールに対応することが可能となる。この結果、部品の共通化による低コスト化を実現できる。

特に、半導体チップにワイドバンドギャップ半導体素子を用いた半導体モジュールにおいては、絶縁基板１６の面積の縮小に合わせて筺体５のサイズの縮小が要求される。本実施の形態によれば、このような要求にも容易に対応することが可能となる。

なお、第１の実施の形態では、枠体１０について、ＸＹ平面（半導体モジュール１が設置される平面）の一方向（Ｘ軸方向）の長さのみを変更可能とする構成について例示したが、ＸＹ平面の互いに垂直な二方向（Ｘ軸方向およびＹ軸方向）の長さを変更可能とする構成としてもよい。

＜実施の形態２＞
図６から図８を参照して、本考案の第２の実施の形態に係る半導体モジュール１Ａを説明する。図６は、第２の実施の形態に係る半導体モジュール１Ａの内部を概略的に示した平面図である。図７は、第２の実施の形態による半導体モジュール１Ａのうちの枠体１０Ａを抽出して示す斜視図である。図８は、第２の実施の形態に係る半導体モジュール１Ａの他の構成例の内部を概略的に示した平面図である。なお、図６および図８では、半導体モジュール１Ａの蓋体が外された状態が示される。

第２の実施の形態に係る半導体モジュール１Ａは、図１に示す半導体モジュール１において、枠体１０に代えて、枠体１０Ａを設けたものである。半導体モジュール１Ａの構成は、枠体１０Ａを除いて図１と同様であるので詳細な説明は繰り返さない。

図６を参照して、枠体１０Ａは、絶縁体（たとえば樹脂）により形成される。枠体１０Ａは、ベース１２を取り囲むように形成されて、筺体５の側壁を構成する。枠体１０Ａおよびベース１２は、半導体チップ２，４が実装された絶縁基板１６を収容する。絶縁基板１６は、筺体５の内部において、封止樹脂８によって封止される。

枠体１０Ａは、第１側壁部材１０ｃと、第２側壁部材１０ｈと、複数の接続部材１０ｄ〜１０ｇとを含む。第１側壁部材１０ｃは、たとえばコの字形状を有しており、コの字の開口部分が第２側壁部材１０ｈに向かうように配置されている。接続部材１０ｄ〜１０ｇは、絶縁体（たとえば樹脂）により形成される。

図７を参照して、接続部材１０ｄ，１０ｅは、第１側壁部材１０ｃのＸ軸方向の一方の端部と第２側壁部材１０ｈとの間に直列に接続される。接続部材１０ｆ，１０ｇは、第１側壁部材１０ｃのＸ軸方向の他方の端部と第２側壁部材１０ｈとの間に直列に接続される。接続部材１０ｄ〜１０ｇは、第１側壁部材１０ｃおよび第２側壁部材１０ｈを繋ぐ「接続部」を構成する。

第１側壁部材１０ｃと接続部材１０ｄ，１０ｆの各々とは、蝶番等を用いて回動可能に連結される。第２側壁部材１０ｈと接続部材１０ｅ，１０ｇの各々とは、蝶番等を用いて回動可能に連結される。接続部材１０ｄと接続部材１０ｅ、および接続部材１０ｆと接続部材１０ｇとは、それぞれ蝶番等を用いて回動可能に連結される。このような構成とすることにより、接続部（接続部材１０ｄ〜１０ｇ）は、ＸＹ平面（半導体モジュール１Ａが設置される平面）の一方向（Ｘ軸方向）の伸縮を許容する蛇腹形状を有する。

接続部（接続部材１０ｄ〜１０ｇ）は、Ｘ軸方向の伸縮動作によって、図６に示すように折り畳まれた形態、および図８に示すように展開された形態のいずれかに固定される。すなわち、接続部は、Ｘ軸方向の長さを変えることによって、第１側壁部材１０ｃと第２側壁部材１０ｈとの相対的な位置関係が２通りの状態において、第１側壁部材１０ｃと第２側壁部材１０ｈとを繋ぐことができる。

なお、それぞれの形態において、第１側壁部材１０ａ、接続部および第２側壁部材１０ｂの間の連結を固定するための接着部材が用いられる。これにより、第１側壁部材１０ａと第２側壁部材１０ｂとの相対的な位置関係が固定される。このようにして、枠体１０ＡのＸ軸方向の長さを２通りに変化させることができる。

なお、図示は省略するが、接続部材１０ｄ〜１０ｇを１組として、第１側壁部材１０ｃと第２側壁部材１０ｈとの間に複数組を連続的に設けることにより、枠体１０ＡのＸ軸方向の長さを２通り以上に変化させることが可能となる。

第２の実施の形態に係る半導体モジュール１Ａによれば、枠体１０Ａの形状を変形させることによって、絶縁基板１６の形状の変更に容易に対応することができる。したがって、第２の実施の形態によっても上記の第１の実施の形態と同様の効果が得られる。

＜実施の形態３＞
上記の第１および第２の実施の形態では、枠体を、半導体モジュールが設置される平面の少なくとも一方向に伸縮させることで、枠体の形状を変形する構成について説明したが、側壁部材を組み換えることで、実質的に枠体の形状を変形するようにしてもよい。この第３の実施の形態では、側壁部材を組み換えることで、枠体の形状を変形する構成について説明する。

図９は、第３の実施の形態に係る半導体モジュール１Ｂの内部を概略的に示した平面図である。図１０は、第３の実施の形態による半導体モジュール１Ｂのうちの枠体１０Ｂを抽出して示す斜視図である。図１１は、第３の実施の形態に係る半導体モジュール１Ｂの他の構成例の内部を概略的に示した平面図である。なお、図９および図１１では、半導体モジュール１Ｂの蓋体が外された状態が示される。

第３の実施の形態に係る半導体モジュール１Ｂは、図１に示す半導体モジュール１において、枠体１０に代えて、枠体１０Ｂを設けたものである。半導体モジュール１Ｂの構成は、枠体１０Ｂを除いて図１と同様であるので詳細な説明は繰り返さない。

図９を参照して、枠体１０Ｂは、絶縁体（たとえば樹脂）により形成される。枠体１０Ｂは、ベース１２を取り囲むように形成されて、筺体５の側壁を構成する。枠体１０Ｂおよびベース１２は、半導体チップ２，４が実装された絶縁基板１６を収容する。絶縁基板１６は、筺体５の内部において、封止樹脂８によって封止される。

枠体１０Ｂは、第１側壁部材１０ｉと、第２側壁部材１０ｊとを含む。第１側壁部材１０ｉは、絶縁基板１６の外周の一部分に周方向に延在する。第２側壁部材１０ｊは、絶縁基板１６の外周の他の部分に周方向に延在する。この実施の形態では、第１側壁部材１０ｉは、たとえばコの字形状を有しており、コの字の開口部分が第２側壁部材１０ｊに向かうように配置されている。そして、第１側壁部材１０ｉのＸ軸方向における両端部は、第２側壁部材１０ｊに連結される。これにより、第１側壁部材１０ｉおよび第２側壁部材１０ｊは一体となって環状の枠体１０Ｃを構成する。

なお、第１側壁部材１０ｉおよび第２側壁部材１０ｊの連結部分は、凹凸の嵌め合わせ構造となっている。当該連結部分は接着部材２５によって固定される。この連結部分は、第１側壁部材１０ｉと第２側壁部材１０ｊとを連結することが可能であれば、どのような構造であってもよい。

図１０を参照して、枠体１０Ｃは、第３側壁部材１０ｋ，１０ｌをさらに含む。第３側壁部材１０ｋは、第１側壁部材１０ｉのＸ軸方向における一方端部と第２側壁部材１０ｊとの間に設けられる。第４側壁部材１０ｌは、第１側壁部材１０ｉのＸ軸方向における他方端部と第２側壁部材１０ｊとの間に設けられる。

図１０に示すように第３側壁部材１０ｋ，１０ｌを組み込むことによって、枠体１０ＢはＸ軸方向の長さが長くなる。すなわち、図９に示す半導体モジュール１Ｂと図１１に示す半導体モジュール１Ｂとを比較すると、第１側壁部材１０ｉと第２側壁部材１０ｊとの相対的な位置関係が異なっている。そして、いずれの状態においても、接続部（第３側壁部材１０ｋ，１０ｌ）が第１側壁部材１０ｉと第２側壁部材１０ｊとを繋ぐことによって枠体１０Ｂが形成されている。

この実施の形態では、Ｘ軸方向における長さが互いに異なる複数種類の第３側壁部材１０ｋ，１０ｌを予め用意しておく。そして、絶縁基板１６の形状に応じて複数種類の第３側壁部材１０ｋ，１０ｌのうちのいずれか１つを選択して、第１側壁部材１０ｉおよび第２側壁部材１０ｊの間に接続させる。これにより、枠体１０ＢのＸ軸方向の長さを２通り以上に変化させることが可能となる。あるいは、第３側壁部材１０ｋ，１０ｌを１組として、第１側壁部材１０ｉと第２側壁部材１０ｊとの間に複数組を連続的に設けることにより、枠体１０ＣのＸ軸方向の長さを２通り以上に変化させてもよい。

第３の実施の形態に係る半導体モジュール１Ｂによれば、枠体１０Ｂの形状を変形させることによって、絶縁基板１６の形状の変更に容易に対応することができる。したがって、第３の実施の形態によっても上記の第１の実施の形態と同様の効果が得られる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものでないと考えられるべきである。本考案の範囲は上記した説明ではなくて実用新案登録請求の範囲によって示され、実用新案登録請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

この考案は、パワー半導体チップを搭載したパワー半導体モジュールに有利に適用される。

１，１Ａ，１Ｂ 半導体モジュール
２〜５ 半導体チップ
６ 筺体
７ ワイヤ
８ 封止樹脂
１０，１０Ａ，１０Ｂ 枠体
１０ａ，１０ｃ，１０ｉ 第１側壁部材
１０ｂ，１０ｈ，１０ｊ 第２側壁部材
１０ｄ〜１０ｇ 接続部材
１０ｋ，１０ｌ 第３側壁部材
１１ 蓋体
１２ ベース
１３，１５ 電極パッド
１４ 絶縁板
１６ 絶縁基板
１８ 出力端子
１９，２０ 外部導出端子
２２ａ，２４ａ ソース端子
２２ｂ，２４ｂ ゲート端子
２５ 接着部材
３０ａ 第１側壁部
３２ａ 第２側壁部
３０ｂ 第３側壁部
３２ｂ 第４側壁部

Claims (7)

1. 半導体チップと、
   前記半導体チップを搭載する基板と、
   前記基板を収容する筺体とを備え、
   前記筺体は、
   前記基板の周囲を囲む枠体と、
   前記枠体の開口部を覆う蓋体とを含み、
   前記枠体は、
   前記基板の外周の一部分に周方向に延在する第１の側壁部材と、
   前記基板の外周の他の部分に周方向に延在する第２の側壁部材と、
   前記第１の側壁部材と前記第２の側壁部材との相対的な位置関係が少なくとも２通りの状態において、前記基板の外周を囲むように前記第１の側壁部材と前記第２の側壁部材とを繋ぐことが可能な接続部とを含む、半導体モジュール。
2. 前記基板は、互いに直交する第１軸および第２軸によって定まる主表面上に前記半導体チップが搭載されており、
   前記第１の側壁部材および前記第２の側壁部材は、前記第１軸の方向における端部において、前記第１の側壁部材の外周側面と前記第２の側壁部材の内周側面とが対向するように配置され、
   前記接続部は、前記第１の側壁部材の外周側面と前記第２の側壁部材の内周側面とが対向する部分であり、
   前記接続部は、前記第１軸の方向の長さを前記基板の形状に応じて調整可能とする、請求項１に記載の半導体モジュール。
3. 前記第１の側壁部材は、
   前記第２軸の方向に対向する１組の第１側壁部と、
   前記１組の第１側壁部の一方端同士を繋ぐ第２側壁部とを含み、
   前記第２の側壁部材は、
   前記第２軸の方向に対向する１組の第３側壁部と、
   前記１組の第３側壁部の一方端同士を繋ぐ第４側壁部とを含み、
   前記第２の側壁部材は、前記１組の第３側壁部の前記内周側面が、前記第１の側壁部材の前記１組の第１側壁部の前記外周側面と対向するように配置され、
   前記接続部は、前記第２の側壁部材を前記第１の側壁部材に対して前記第１軸の方向に移動させることによって、前記第１軸の方向の長さを調整可能とする、請求項２に記載の半導体モジュール。
4. 前記接続部は、前記第１の側壁部材と前記第２の側壁部材との間に接続され、蛇腹構造を有する接続部材を含む、請求項１に記載の半導体モジュール。
5. 前記基板は、互いに直交する第１軸および第２軸によって定まる主表面上に前記半導体チップが搭載されており、
   前記接続部は、前記第１の側壁部材の前記第１軸の方向における端部と、前記第２の側壁部材の前記第１軸の方向における端部との間に接続され、前記第１軸の方向に延在する第３の側壁部材を含む、請求項１に記載の半導体モジュール。
6. 前記第１の側壁部材と前記第２の側壁部材との相対的な位置関係を固定するための接着部材をさらに備える、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の半導体モジュール。
7. 前記半導体チップは、ワイドバンドギャップ半導体素子を含む、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の半導体モジュール。

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